肝细胞生长因子及其受体在肺动脉高压发病中的作用及可能的机制【关键词】高血压，肺性;新生血管化，病理性;内皮生长因子;肝细胞生长因子肝细胞生长因子（HGF）是一种血管内皮特异性生长因子，具有促内皮细胞增殖、迁移和新生血管生成的作用，其在周围血管缺血损伤、心肺组织损伤的动物模型中均有明确的治疗性血管再生作用，本文重点介绍它在肺动脉高压中的作用及可能的机制。
肺动脉高压（PAH）是一类进行性肺血管闭塞性疾病，目前尚无法从根本上治疗，肺移植或心肺联合移植是其最终的治疗手段。
究其原因，重度的进行性、不可逆性肺血管损害是其顽固性和难治性的根源。
故阐明PAH发生的关键机制，在形成不可逆肺血管病理改变之前，建立起一套行之有效的针对性的延缓或者遏制肺血管重构的手段尤为重要。
目前，国内外很多学者都把目光投向改善血管重构、促进血管再生的研究上，这是当前PAH研究的热点、难点，也是纠治PAH 的希望所在。
1 HGF与PAHHGF作为一种具有明显的促血管再生作用的细胞因子而倍受青睐。
在肢体缺血、心肌梗死的动物模型上应用基因转染等分子生物学技术证实了HGF具有确实、可靠的促血管再生作用，能够明显改善缺血和坏死组织的血供，从而改善其功能［1］。
另外，有研究表明，在正常大鼠的肺组织中导入HGF的cDNA能够明显增加相应肺组织的毛细血管密度、血流量和降低肺血管阻力［2］。
本文将着重介绍HGF 在PAH发病过程中可能的作用以及在相应治疗上的应用前景。
肺血管重构是PAH重要的病理特征。
尽管发病原因不尽相同，各种类型的PAH却有着共同的病理改变:肺动脉内膜增生、外膜纤维化、肌性肺动脉中膜血管平滑肌细胞增生和肥大、胶原蛋白沉积，无肌性肺小动脉出现中膜平滑肌层，引起肺血管管腔狭窄、闭塞，最终导致肺腺泡动脉数量减少、肺血管床储备减少、肺动脉阻力持续升高，这是公认的肺动脉压居高不下的根本原因所在［6］。
多年以来，国内外学者从多个方面探讨了PAH的发病机制。
证实了与PAH相关的易感基因［3］、危险因素［4-5］、遗传因素以及血管平滑肌细胞钾通道缺陷［6］、内皮损伤［7］等许多因素与PAH的发生有关，其中肺动脉内皮损伤引起的内皮功能紊乱在PAH的肺血管重构中的作用更引人关注。
正常肺血管内皮是不仅是血管和血液之间物质交换的通透性屏障，而且能向血管局部释放多种生物活性物质，如一氧化氮（NO）、前列环素（PGI 2 ）、内皮素（ET-1）、血小板源性生长因子（PDGF）、血管紧张素II（AT-II）及成纤维母细胞生长因子（FGF）等［6］，通常认为，NO、PGI 2 的扩血管和抗平滑肌细胞生长作用与ET-1、AT-II、PDGF、FGF的收缩血管、促平滑肌细胞生长作用处于平衡状态，从而调节血管的张力和平滑肌细胞的生长，以维持整个血管的稳定性。
内皮受损必然导致收缩因子和舒张因子平衡的失调，进而导致白细胞、血小板黏附，血栓形成和平滑肌细胞异常增生，引起肺血管管腔狭窄、闭塞，最终导致有效肺腺泡动脉数量减少、肺血管床储备减少、肺动脉阻力持续升高。
有证据表明，PAH患者一氧化氮合成酶（NOS）和前列环素合成酶的表达减少导致NO和PGI 2 显著减少［8-9］ ;另有文献报道，PAH患者肺内高度表达ET，并且血浆中ET的水平同PAH 的严重预后密切相关［10］。
低表达的血管舒张因子（如NO、PGI 2 ）和高表达血管收缩因子（如ET）不仅影响着肺血管的张力，更为重要的是，还促进了肺血管结构的重构，这是启动和加剧PAH的重要原因［6］。
2 HGF及其受体的生物学特性HGF是一种间充质来源的多功能性细胞因子，广泛分布于肝、肺、心脏和肾等多种组织细胞，通过与其特异性受体c-met结合而广泛调控着各种类型细胞的分化、增殖、再生、运动、迁移和形态发生，并对胚胎发育、组织器官再生、伤口愈合和血管发生起重要的调节作用。
另外，近年还发现HGF也是一种血管内皮特异性生长因子，具有促内皮细胞增殖、迁移和新生血管生成的作用［11-13］。
值得一提的是，经研究证实，PAH的形成恰恰是与肺血管内皮功能紊乱密不可分［14］。
因此，改善肺血管内皮的功能紊乱将能够改善PAH患者的肺血管重构，从而达到治疗的目的。
HGF调节内皮细胞功能和促血管生成的生物学功能具体表现为以下四个方面:2.1 刺激血管内皮细胞增殖近年研究发现HGF也是一种血管内皮特异性生长因子，可呈剂量依赖性促进内皮细胞的DNA的合成，而且HGF刺激的DNA合成明显强于碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）和血管内皮生长因子（VEGF），提示HGF具有强大的促进内皮细胞增殖作用［15-16］，但是，HGF和VEGF对血管平滑肌细胞的DNA合成没有影响，而添加bFGF则会引起血管平滑肌细胞中DNA合成的明显增加，表明HGF与VEGF一样是一种内皮特异性生长因子［16］。
2.2 抗血管内皮细胞凋亡体外研究表明，HGF可以抑制无血清培养的血管内皮细胞DNA合成的减少和细胞死亡，且可以防止高浓度的D-葡萄糖可诱导主动脉内皮细胞凋亡和坏死［17］。
现已证实，HGF通过extracellular signal-related kinase（ERK）/signal transducers and activators of transcription（STAT3）/Akt等信号转导通路的激活来发挥抗血管内皮细胞凋亡作用［18］。
2.3 促进内皮细胞分泌VEGF而抑制ET的合成经证实，不论是离体还是在体，HGF都能够明显的促进VEGF的mRNA表达，而且在促血管生成方面具有协同作用［19］。
研究表明，在HGF存在的情况下，人冠状动脉内皮细胞（HCAEC）内皮素-1（ET-1）的分泌显著减少，并呈HGF浓度依赖性，用1nmol/L的HGF与HCAEC分别孵育3，5h后，RT-PCR分析显示HCAEC细胞ET-1mRNA的表达分别减少了71%和59% ［20］。
其机制有待进一步阐明。
2.4 激活一氧化氮合酶（NOS）近年来的研究表明，HGF也可以影响血管内皮细胞一氧化氮合成酶（eNOS）的表达。
蛋白印记分析表明HGF可强烈刺激HGSVEC细胞（人大隐静脉内皮细胞系）iNOS 的表达，在HGF处理HGSVEC后2h蛋白印记法就可以检测到iNOS表达的明显上调，6～8h达高峰，16h后仍有处于较高水平［21］。
PI3-K作为HGF信号转导的下游信号分子参与其对iNOS的转录的调控。
另外，有研究证实HGF能引起快速的微血管的舒张，可为NO阻断剂所抑制，这种短期的效应是HGF诱导的eNOS表达上调的结果。
对牛主动脉内皮细胞（BAEC）的研究证实HGF可诱导eNOS活性相关Ser1179位点的磷酸化，这种作用可为PI3-K抑制剂和激活缺陷的Akt完全阻断，但却不为MEK抑制剂所影响，表明HGF通过PI-K信号转导使Akt磷酸化，进而导致eNOS的磷酸化和激活［22］。
3 应用前景HGF的这些作用使其在心血管疾病的防治及其发病机制的研究方面备受青睐，当前，探索HGF与各种疾病之间的关系已经成为研究的热点。
血中HGF水平已被证实同多种心血管疾病的活动及其预后密切相关。
局部HGF合成减少也与动脉粥样硬化、再狭窄和高血压等心血管疾病密不可分，Ono等发现大鼠梗死心肌组织中HGF含量与对照组比较，经历一个从急性期的代偿性升高到慢性期明显降低的失代偿过程［23］。
提示，无论在动物还是人的心血管系统，局部HGF 含量的减少都可能与心血管疾病的发生、发展有关。
生理条件下，经证实肺内HGF/C-Met系统主要存在于Ⅱ型肺泡上皮细胞、气道上皮细胞和肺血管内皮细胞，Sakamaki等在小鼠肺叶切除模型上研究发现，术后残肺、肝肾组织中的HGF/c-met浓度均明显升高，而且升高是发生在上皮细胞的代偿性DNA合成之前［24］，有报道证实，激活HGF/c-met系统将对于防止肺血管内皮损伤修复、维持肺血管结构的稳定具有十分重要的意义［2］，HGF和c-met表达的下调可能在PAH发展中起促进作用。
已证实缺氧可以引起内皮细胞HGF和c-met表达的下调［25］，但是在PAH发展过程中 HGF和c-met的表达状况如何还有待阐明。
另外，有证据表明，重组HGF可以促进大鼠和兔缺血肢体中侧支循环的形成、显著改善缺血肢体的血供和肌肉萎缩，HGF 基因疗法在大鼠糖尿病后肢缺血模型中也被证实具有显著的血管新生效应［1］，HGF基因介导的内皮化疗法也在再狭窄动物模型上取得显著的疗效。
在美国，已经开始使用VEGF基因对再狭窄和缺血性疾病进行临床治疗，并取得了良好的效果［26］。
与VEGF基因治疗相比，HGF基因治疗有其独特的特点，它没有VEGF致水肿的副作用，其促血管内皮细胞增殖作用更强，可促进基质金属蛋白酶MMP-1的合成和激活具有纤溶活性的uPA，同时与VEGF一样具有抗内皮细胞凋亡的作用［27］。
这些资料表明，使用HGF可以提高治疗心血管疾病特别是PAH的效果。
近年来，通过刺激肺血管新生、促进肺血管内皮细胞再生和修复途径阻止PAH肺血管病变的发展已经成为研究的热点，VEGF、AG-II等基因疗法相继被证实在实验性PAH中具有显著的保护效果［28-29］。
Ono等应用在体HGF cDNA转染到正常大鼠的肺组织，发现转染后肺组织HGF浓度明显增加，肺毛细血管密度、肺血流量较对照组均有明显增加，而肺血管阻力却明显降低［2］，说明HGF在肺组织具有明显的促血管生成作用，对改善肺循环有积极作用。
因此，HGF基因疗法在PAH防治中可能具有重要的临床价值。
综上所述，HGF及其受体在PAH发病中的作用机制，目前认为是通过刺激内皮细胞增殖、防止其凋亡，并促进内皮细胞分泌扩血管物质如NO和VEGF等，从而改善血管重构、缓解PAH的临床症状。
它作为一种强大血管内皮特异性生长因子、血管再生因子使其在PAH 防治中可能有着广阔的应用前景。
进一步的研究可为阐明PAH的发病机制，探索防治PAH的有效途径、提高患者的生存率、生存质量提供一个新的思路。
【参考文献】［1］ Taniyama Y，Morishita R，Aoki M，et al.Therapeutic angio-genesis induced by human hepatocyte growth factor gene in rat and rabbit hind limb ischemia models:preclinical study for treat-ment of peripheral arterial disease［J］.Gene Ther，2000，8:181-189.［2］ Ono M，Sawa Y，Matsumoto K，et al.In vivo gene transfection with hepatocyte growth factor via the pulmonary artery induces angiogenesis in the rat lung［J］.Circulation，2002，106（Suppl I）:264-269.［3］ Deng Z，Morse JH，Slager SL，et al.Familial primary pul-monary hypertension gene PPH1is caused by mutations in the bone morphogenetic protein receptor-Ⅱgene［J］.Am J Hum Genet，2000，67:2000.［4］ Golpe R，Fernandez-Infante B，Fernandex-Rozas S.Primary pul-monary hypertension associated with human immunodeficiency virus infection［J］.Postgrad Med J，1998，74:400-404.［5］ Gurtner HP.Pulmonary hypertension plexogenic pulmonary arte-riopathy and the appetite depressant drug aminorex:post or propter［J］.Bull Eur Physiopathol Respir，1979，15:897-923.［6］ Haworth SG.Pathobiology of pulmonary hypertension in infants and children［J］.Pro Pediat Cardiol，2001;12:249-269.［7］ Christmen B，McPherson CD，Newman JH，et al.An imbalance between the excretion of thromboxane and prostacyclin metabo-lites in pulmonary hypertension［J］.N Engl J Med，1992，327:70-75.［8］ Kaneko FT，Arroliga AC，Dweik RA，et al.Biochemical reac-tion products of nitric oxide as quantitative markers of primary pulmonary hypertension［J］.Am J Resp Crit Care Med，1998，158:917-923.［9］ Tuder RM，Cool CD，Geraci MW，et al.Prostacyclin synthase expression is decreased in lungs from patients with severe pul-monary hypertension［J］.Am J Respir Crit Care Med，1999，159:1925-1932.［10］ Giaid A.Nitric oxide and endothelin-1in pulmonary hyperten-sion［J］.Chest，1998，114（Suppl）:208-212.［11］ Bhargava M，Joseph A，Knesel J，et al.Scatter factorand hep-atocyte growth factor:activities，properties，and mechanism［J］.Cell Growth Differ，1992，3:11-20.［12］ Worf HK，Zarnegar R，Michalopoulos GK.Localization of hep-atocyte growth factor in human and rat tissues:an immunohisto-chemical study［J］.Hepatology，1991，14:488-494.［13］ Grant DS，Kleinmann HK，Goldberg ID，et al.Scatter factor induces blood vessel formation in vivo［J］.Proc Natl Acad Sci USA，1993，90:1937-1941.［14］ Rubin LJ.Pathology and pathophysiology of primary pulmonary hypertension［J］.Am J Cardiol，1995，75（A）:51-54.［15］ Nakamura Y，Morishita R，Higaki J，et al.Expression of local hepatocyte growth factor system in vascular tissues ［J］.Biochem Biophys Res Commun，1995，215:483-488.［16］ Nakamura Y，Morishita R，Higaki J，et al.Hepatocyte growth factor is a novel member of the endothelium-specific growth fac-tors:additive stimulatory effect of hepatocyte growth factor with basic fibroblast growth factor but not with vascular endothelial growth factor［J］.J Hypertens，1996，14:1067-1072.［17］ Morishita R，Higaki J，Hayashi S，et al.Role of hepatocyte growth factor in endothelial regulation:prevention of high D-glu-cose-induced endothelial cell death byprostaglandins and phos-phosdiesterase type3inhibitor ［J］.Diabetologia.1997，40（?）:1053-1061.［18］ Nakagami H，Morishita R，Yamamoto K，et al.Mitogenic and antiapoptotic actions of hepatocyte growth factor factor through ERK，STAT3and Akt in endothelial cells［J］.Hypertension，2001，37（part2）:581-586.［19］ Xin X，Yang SY，Ingle G，et al.Hepatocyte growth factor en- hances vascular endothelial growth factor-induced angiogenesis in vitro and in vivo［J］.Am J Patbol，2001，158:1111-1120.［20］ Suzuki YJ，Evans T.Regulation of cardiac myocyte apoptosis by the GATA-4transcription factor［J］.Life Sci，2004，74:1829-1838.［21］ Purdie K，Whitley G，Johnstone AP，et al.Hepatocyte growth factor-induced endothelial cell motility is mediated by the upregu-lation of inducible nitric oxide synthase expression ［J］.Cardio-vasc Res，2002，54:659-668.［22］ Cartwright JE，Tse WK，Whitley GS，et al.Hepatocyte growth factor induced human trophoblast motility involves phosphatidylinosital-3-kinase，mitogen-activated protein ki-nase，and inducible nitric oxide synthase［J］.Experimental Cell Res，2002，279:219-226.［23］ Ono K，Matsumori A，Shioi T，et al.Enhanced expression of hepatocyte growth factor/c-Met by myocardial ischemia and reperfusion in a rat model［J］.Circulation，1997，95:2552-2558.［24］ Sakamaki Y，Matsumoto K，Mizuno S，et al.Hepatocyte growth factor stimulates proliferation of respiratory epithelial cells during postpneumonectomy compensatory lung growth in mice［J］.Am J Res Cell Mol Bio，2002，26:525-533.［25］ Hayashi S，Morishita R，Nakamura S，et al.Potential role of hepatocyte growth factor，a novel angiogenic growth factor，in peripheral arterial disease:downregulation of HGF in response to hypoxia in vascular cells［J］.Circulation，1999，100（SupplⅡ）:301-308.［26］ Frank S，Hubner G，Breier G，et al.Regulation of vascular en-dothelial growth factor expression in cultured keratinocytes.Im-plications for normal and impaired wound healing［J］.J Biol Chem，1995，270:12607-12613.［27］ Cowan KN，Jones PL，Rabinovitch M.Elastase and matrix metalloproteinase inhibitors induce regression，and tenascin-C antisense prevents progression of vascular disease ［J］.J Clin Invest，2000，105:21-34.［28］ Campbell AIM，Zhao Y，Sandhu R，et al.Cell-basedgene transfer of vascular endothelial growth factor attenuates monocrotaline-induced pulmonary hypertension［J］.Circula-tion，2001，104:2242-2248.［29］ Morrell NW，Upton PD，Kotecha S，et al.Angiotensin Ⅱac-tivates MAPK and stimulates growth of human pulmonary artery smooth muscle via AT1receptors［J］.Am J Physiol，1999，277:440-448.。